液化场地桥梁群桩-土耦合体系强震反应分析

针对振动台试验,采用u-p形式控制方程表述饱和砂土的动力属性,选用土的多屈服面塑性本构模型刻画饱和砂土和黏土的力学特性,引入非线性梁-柱单元模拟桩,建立试验受控条件下液化场地群桩-土强震相互作用分析的三维有限元模型,并通过试验结果验证数值建模途径与模拟方法的正确性。以实际工程中常用的2×2群桩为例,建立桩-土-桥梁结构强震反应分析三维有限元模型。基于此,针对不同群桩基础配置对液化场地群桩-土强震相互作用影响展开具体分析。对比发现,桩的数量相同时,桩排列方向与地震波输入方向平行时比垂直时桩基受力减小5%~10%,而对场地液化情况无明显影响;相同排列形式下,三桩模型中土体出现液化的时间约比双桩模型延缓5s,桩上弯矩和剪力减小33%~38%。由此可见,桩基数量增加,桩-土体系整体刚度更大,场地抗液化性能显著,桩基对上部桥梁结构的承载性能明显增强,其安全性与可靠性更高。这对实际桥梁工程抗震设计具有一定的借鉴意义。     

桩-土-结构相互作用弹塑性地震反应分析

采用动力有限元时程分析方法，以多高层框架结构为对象，研究了水平地震作用下桩-土-结构相互作用时上部结构弹塑性动力特性和规律。结果表明，弹塑性分析和弹性分析引起的结果有较大的差异；考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不同的楼层有放大现象，按折减方法来考虑相互作用并非总是安全的，柱的剪力、轴力、弯矩和等效应力的折减系数沿楼层变化曲线不尽相同，应引起注意。     

桩-土-结构相互作用地震反应分析

从桩-土-结构在地震作用下的受力分析出发，考虑平面应变假设，用有限元法(FEM)建立相互作用系统的模型。文中用地震动反演法处理土层的动力放大现象，用读入刚度单元来处理不同类型单元交界处的连续问题。最后，结合实际工程进行相互作用体系的地震反应计算，得出了一些有用的结论。     

场地地震反应分析中的不确定性及其处理方法

以上海地区作为深厚覆盖层地区代表,在丰富的地质资料基础上,全面、系统地分析了100 m以深地层的土层分布、剪切波速、土动力特性参数、密度和地震输入界面这5个不确定因素可能的分布范围,并采用逻辑树分析方法,利用等效线性化土层地震反应分析,计算得到了这5种不确定因素在23种工况下3个超越概率、4个典型地质孔的地表峰值加速度和反应谱结果。经分析表明,100 m以深地层的土动力特性参数、剪切波速、土层分布、密度属于低敏感性因素,其不确定性对地表地震动参数影响较小,峰值加速度差异基本在5%以内;地震输入界面属于高敏感性参数,对地表地震动参数（尤其是低频段）影响较大,最大差异可达30%—40%。地震安全性评价工作中应合理设定地震输入界面,以避免可能对工程抗震设防参数带来的不利影响。     

复杂场地上结构地震反应的研究

介绍了局部复杂场地上结构震害异常的实例。使用显式有限元法分析了陡坎和山坡止方结构地震反应的特点，计算结果表明，复杂场地上地面运动的差动对结构地震应力的影响是不容忽视的。     

深厚软弱地基上相邻桩箱基础高层建筑地震反应的数值模拟

采用二维有限元整体分析法对深厚软弱地基上相邻的双幢桩箱基础高层建筑的地震反应进行了数值模拟，探讨了SSI效应对双幢高层建筑地震反应的影响规律；并分析了深厚软弱地基上双幢高层建筑和单幢高层建筑地震反应之间的差异。一般地，SSI效应使深厚软弱地基上相邻的双幢高层建筑各楼层的绝对加速度反应要比单幢高层建筑的反应略小一些，但也可能使双幢高层建筑中部楼层的绝对加速度反应大于单幢高层建筑的反应。与此相反，SSI效应一般使相邻的双幢高层建筑各楼层的相对位移反应有所增大；但也可能使双幢高层建筑各楼层的相对位移反应有所减小，两者的差异与场地条件、输入地震动特性有关。此外，还探讨了双幢高层建筑的间距对其地震反应的影响。随着间距的增大，双幢高层建筑的地震反应趋近于单幢高层建筑的反应。输入加速度峰值越大，场地土越软，相邻的双幢高层建筑的间距对其地震反应的影响越大。     

瑞利阻尼矩阵对深厚场地地震反应的影响分析

介绍场地时域分析基本理论和几种常见的阻尼矩阵确定方法,并基于有限差分方法,采用实际地震记录,考虑输入地震动强度和频谱特性,分别选择5种不同的瑞利阻尼矩阵形式,比较分析其对深厚场地时域动力反应的影响。结果表明:不同阻尼矩阵对加速度和反应谱均有影响,影响程度和输入地震动的频谱特性有关;当土层基频接近输入地震动卓越频率时,只根据土层基频确定阻尼矩阵是可行的,但当输入地震动卓越频率高于或远高于土层基频时,该方法会严重低估地表加速度峰值和反应谱谱值,时域分析中阻尼的确定应综合考虑土层特性和地震动频谱特性。     

桩-土-结构动力相互作用的线弹性地震反应分析

采用集中质量法(简化模型)，用ANSYS软件作为桩—土—结构动力相互作用分析的工具，建立了小震下钢筋混凝土剪切型结构考虑桩—土—结构动力相互作用效应的计算模型，进行了桩—土—结构相互作用线性体系的模态分析，研究了考虑桩—土—结构相互作用体系的自振特性；进行了小展下桩—土—结构相互作用体系弹性地震反应时程分析，研究了土—结构动力相互作用效应对结构地震反应的影响；得出如下结论；考虑桩—土—结构相互作用效应后，结构体系的自振特性及结构的地震反应将有所改变。     

饱和软土自由场地地震反应特性振动台试验

为了解软土自由场地地震反应特性,开展饱和软土自由场地地震反应特性大型振动台模型试验。分别从模型体系自振特性、震陷位移及不同土层深度测点的加速度、动孔压比等动力响应指标方面,较为深入和全面地分析饱和软土自由场地地震反应规律、破坏机理。同时还分析模型箱的"边界效应"以验证试验土箱的合理性、有效性和测试仪器性能,并由此进一步确定模型地基有效工作区域。研究表明:(1)地震动作用下,饱和软土自由场地特征频率降低,阻尼增大;(2)饱和软土自由场地对水平输入地震波具有短周期滤波、长周期放大效应,且强震作用下地基失效并表现为减隔震作用;(3)饱和软土自由场地动孔压比优势区域位于浅埋土层,并随着输入地震动强度的增大,该区域动孔压比优势逐渐减弱。该研究可为非自由软土场地试验研究提供必要的技术经验。     

Effect of vehicle bridge interaction on seismic response and fragility of bridges

This study focuses on understanding and evaluating the effect of vehicle bridge interaction (VBI) on the response and fragility of bridges subjected to earthquakes. A comprehensive study on the effect of VBI on bridge seismic performance is conducted, providing metamodels for seismic response and fragility estimates for bridges in the presence of various types of vehicles. For this purpose, the performance of multispan simply supported concrete girder bridges with varying design and geometric parameters is assessed with 3 different types of stationary trucks placed atop them. To delineate the effects of VBI and additional truck mass, the trucks are modeled in 2 different ways—with additional masses and suspension springs (ie, with VBI) and using additional masses only (without VBI). The results provide insight on VBI effects, such as the fact that when bridge and vehicle mode shapes are in‐phase, the component responses increase and vice versa; additionally, the presence of a heavy axle near a bent increases component responses. Sensitivity analyses are also performed to determine the bridge parameters that significantly alter the component responses in the presence of vehicles. Furthermore, differences in component responses and fragilities highlight that modeling vehicles with additional masses alone is not sufficient to model the effect of truck presence on the seismic response of bridges. Finally, this study concludes that depending on the characteristics of the bridge and the vehicle, presence of a vehicle atop the bridge during an earthquake may be either beneficial or detrimental to bridge performance.     

澳门澳凼第三大桥斜拉桥地震反应分析

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4及SHELL63单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性;并选取三条地震波在桥的纵、横向分别进行桥梁地震作用下的时程分析,给出了主梁和中塔的内力、位移及时程响应。     

立式储罐与地基相互作用地震反应分析

在考虑地基与储罐相互作用的情况下,采用有限元法对储罐住水平地震荷载作用下的反应进行了计算。推导了系统刚度矩阵及质量矩阵的计算过程。通过对四种场地条件下的地震响应分析,得出了储罐各种参数对地震反应的影响。分析表明：不同的地震激励对储罐系统的反应是不同的;地基刚度对系统的动力响应的影响也很大：即地基越“柔”,基底弯矩、罐壁轴向应力越小,但环向应力和底板变形却在增加。     

曲线桥地震响应分析

曲线桥是现代交通中的一种重要桥型。与直线桥相比,曲线桥的自由振动与地震响应有着其自身的特点。文中运用有限元法,对曲线桥与直线桥的自振特性与地震响应作了对比分析。分析结果表明,曲线桥的以扭转为主的自振频率比直线桥高。在地震作用下,曲线桥上部结构的内力与直线桥相差不大;曲线桥竖向支座反力比直线桥小;曲线桥水平支座剪力比直线桥大。因此,在对曲线桥进行抗震设计时,上部结构可按直线桥进行设计,但应该准确计算其水平支座反力,并采取适当的支座抗剪措施。     

Numerical analysis on seismic response of Shinkansen bridge-train interaction system under moderate earthquakes

This study is intended to evaluate the influence of dynamic bridge-train interaction (BTI) on the seismic response of the Shinkansen system in Japan under moderate earthquakes. An analytical approach to simulate the seismic response of the BTI system is developed. In this approach, the behavior of the bridge structure is assumed to be within the elastic range under moderate ground motions. A bullet train car model idealized as a sprung-mass system is established. The viaduct is modeled with 3D finite elements. The BTI analysis algorithm is verified by comparing the analytical and experimental results. The seismic analysis is validated through comparison with a general program. Then, the seismic responses of the BTI system are simulated and evaluated. Some useful conclusions are drawn, indicating the importance of a proper consideration of the dynamic BTI in seismic design.     

挡土墙地震反应非线性波动模拟

本文运用解耦近场非线性波动数值模拟方法研究挡土墙地震反应，为反映墙土体系在地震作用下的位移机制，引入了Desai薄层单元模拟墙土间接触面，并采用双线型本构关系作为接触面单元和土体的非线性模型，在此基础上给出了解决P—SV问题的非线性显式有限元时域递推公式，为进一步发展非线性波动数值模拟技术提供了有益经验。为验证本文方法及适用性，将数值模拟结果与Zeng，X．和Madabhushi，X．P．G．等的离心机试验和弹塑性数值模拟结果进行对比。结果表明：墙土体系加速度、挡土墙顶底相对滑移、沉降和墙体倾角等同离心机试验模拟结果基本吻合，与弹塑性数值模拟结果相似。     

卵形消化池-桩-土相互作用地震反应分析

本文对卵形消化池-桩-土相互作用进行地震反应分析。从分枝模态——二步分析法的基本概念入手,将卵形消化池简化为振动特性和实际结构相同的简化结构,求得上、下部结构之间的耦合项,将耦合项和地震动一起组成修正地震动,以此作为刚性地基上卵形消化池地震反应分析的地震输入,从而求得考虑相互作用影响的卵形消化池地震反应。计算结果表明,在罕遇地震作用下,虽然部分土体进入塑性,池体仍处于弹性工作阶段,并且考虑相互作用影响后得到的卵形消化池地震反应,无论是池体位移还是池壁内力均要小于不考虑相互作用的。本文为解决复杂的卵形消化池-桩-土相互作用问题提供了一种较为实用的分析方法。     

考虑土体固液二相性质的地下管线地震反应研究

本文将管线周围的土体视为固-液二相介质，采用考虑地震过程中土体内孔隙水压力的增长和消散的有效应力分析方法，并以非线性的土体本构模型模拟土体动力特性的改变以及在孔隙水压作用下的变形，以求接近土体的真实地震反应。研究表明随着土体软化程度的不同，受到土体约束的管线应力亦发生相应变化。文中详细研究了地震动峰值、管线直径、行波波速和入射角度等对管线应力的影响。